KR100883755B1 - 윤활유 소모량 계측 시스템 및 계측방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 윤활유 소모량 계측 시스템 및 계측방법에 관한 것으로 특히, 4밸브 형식을 갖고 선박용 발전기 및 육상용 내연 발전용으로 사용되는 디젤 엔진의 윤활유 소모량을 계측하는 시스템을 구성함에 있어서, 소정용적을 갖고 디젤 엔진의 구동 및 측정 탱크에서 필요로 하는 오일을 제공하는 오일 팬과; 상기 오일 팬과 측정 탱크 사이에 설치되어 측정 탱크와 전자 저울이 진동에 의해 간섭을 일으켜 측정에 대한 부정확성이 발생되는 것을 방지하는 유연 고무 호스와; 상기 오일 팬과 측정 탱크의 상면 사이에 설치되어 엔진 크랭크 케이스와 측정 탱크의 내부 압력이 서로 동일하게 유지되도록 하는 압력 밸런싱 호스와; 상기 오일 팬과 측정 탱크 내에 각각 설치되어 그 내부의 윤활유 온도를 각각 검출하여 프로그램 로직 콘트롤(이하 "PLC"로 약칭함)로 전달해 주는 제 1 및 제 2 온도센서와; 열손실 및 열 차폐를 위한 보온재에 의해 둘러싸인 채 상기 측정 탱크의 외측에 설치되어 히터구동부의 출력신호에 부응하여 온/오프 구동되며 측정 탱크 내의 윤활유 온도가 오일 팬 내 윤활유 온도와 동일하도록 하는 박막형 히터와; 저면에는 완충용 쇽업 쇼버를 구비하고 상면에는 유압 실린더를 통하여 측정 탱크 내 윤활유 수위가 측정에 소모되는 윤활유 량을 고려하여 높이 조절이 가능한 지지대를 구비한 상태에서 상기 측정 탱크를 받쳐주는 대차와; 상기 대차의 지지대 상면과 측정 탱크의 저면 사이에 설치되어 측정 탱크의 무게를 측정하는 전자저울과; 상기 측정 탱크 내에 설치되어 초음파를 통해 측정 탱크 내의 수위를 검출하는 수위 레벨센서와; 엔진에 서 소모되는 오일의 소모량을 측정하기 전에 실제 디젤엔진이 운전되는 부하에서, 이때 사용되는 윤활유에 해당하는 온도로 측정 탱크의 윤활유를 가열하여 일정 온도로 유지시키되, 그때 임의의 무게 변화량에 대한 수위를 측정하여 무게에 대한 체적 변화량을 검출하는 등 시스템의 전반적인 제어기능을 수행하는 PLC와; 상기 PLC와 통신인터페이스를 통해 상호 연결되어 윤활유 소모량 계측에 따른 각종 데이터를 처리한 후 그 결과를 모니터나 프린터를 통해 계측자에게 제공하는 데이터 처리 유니트;로 구성한 것을 특징으로 한다.

따라서, 기존 국내 및 해외 대형 디젤 엔진에 대한 윤활유 소모량 계측을 위한 독자적인 계측 장비를 개발 및 상품화할 수 있어 수입 대체로 인한 외화 절감 효과 및 관련 계측 기술 확보로 국내 기술력 증대에 이바지할 수 있고, 또한 엔진 출력 용량에 따라 측정용 탱크 용량을 규격화하여 적용함으로써 최적의 계측 정밀도와 측정의 신뢰성을 구현할 수 있으며, 측정의 정밀도 확인이 기존 업계의 표준화한 방법인 분동에 의한 교정 방법을 채택함으로써 신뢰성을 제고함과 동시에 작업의 능률성을 증대시킬 수 있는 것이다.

윤활유, 측정 탱크, 전자 저울, 수위 레벨센서

Description

윤활유 소모량 계측 시스템 및 계측방법{Lube Oil Consumption Metering System ＆ Measuring Method}

본 발명은 윤활유 소모량 계측 시스템 및 계측방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선박용 발전기 및 육상용 내연 발전용으로 주로 사용되는 4밸브 형식인 디젤 엔진의 윤활유 소모량을 무게 및 수위를 이용하여 정확하게 측정하여 엔진 출력 당 소모되는 윤활유 소모율을 계산할 수 있도록 발명한 것이다.

다시 말해서, 엔진의 운전 과정에서 단위 시간당 소모되는 윤활유를 측정 탱크에 부착된 전자저울(Load cell Weighing Machine, LWM) 및 수위 레벨센서(Level Sensor)를 이용하여 변화량을 측정하고, 디젤 엔진의 오일 팬에 채워져 있는 변화량 측정 전의 값을 기준으로 측정시간의 전 과정에 걸쳐 체적 대비 소모된 양을 소프트웨어(Soft ware)를 이용하여 계산하며, 단위 시간당 생산된 전력과 이때 소모된 엔진의 윤활유 양을 계산하여 정확한 윤활유 소모율을 측정하고, 아울러 엔진의 구동 부품 및 베어링 등의 이상 여부를 규명하는 자료로 사용할 수 있도록 발명한 윤활유 소모량 계측 시스템 및 계측방법에 관한 것이다.

일반적으로 디젤엔진에서 소모되는 윤활유의 소모량을 측정하는 방법으로는 컨벤셔널 방법(Conventional Method)과, 트레이스 방법(Trace Method) 및 다이렉트 방법(Direct Method)으로서 3가지 방법이 있으며, 그 중 Conventional Method에 속하는 기술로서 세부적으로 본 발명은 Conventional Method의 Gravimetric - Continuous Weighing 방식이다.

동일 Method의 종류로는 Gravimetric ­ Cyclic Weighing과 Volumetric Oil Level Measurement가 있으며, Cyclic Weighing 방식은 일정 시간 엔진 운전 후 오일 팬(oil sump)에 고정된 Pole을 통하여 Suction 가능 Level까지 측정 탱크(Measuring Tank)로 Oil을 이동시키고 Measuring Tank에서는 하단에 설치된 압력 센서의 압력 값을 통해 무게 및 레벨을 환산하는 방식이고, Oil Level Measurement의 경우는 본 발명과 비슷하나 본 발명의 Load Cell 및 Level Sensor를 이용하는 것이 아니라 Cyclic Weighing 방식과 같이 압력 센서의 압력 값을 통해 무게 및 Level을 계산한 후 연료 소모량을 산출해 내는 방식이다.

그런데, 상기에 있어서 Cyclic Weighing 방식은 엔진 크기에 따른 측정 탱크(Measuring Tank)에 대한 용적 변화가 필요한 단점이 있고, Oil Level Measurement 방식은 계측 전 복잡한 교정 작업이 필요한 단점이 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 측정 탱크(measuring tank)의 온도 및 압력을 측정하고자 하는 엔진의 오일 팬(oil sump)의 윤활유 온도와 크랭크 케이스 내부 공기 압력과 동일하게 유지하도록 제어하여 측정 탱크의 수위(Level)가 오일 팬의 수위와 동일선상에 위치하도록 함으로써, 운전중인 엔진 내부 윤활유와 동일한 조건에서 측정할 수 있도록 할 수 있어 측정의 정밀도를 제고할 수 있고, 측정 탱크의 하부에 전자저울(Load Cell)을 설치하여 정확한 무게를 측정하고 측정 탱크 내에 설치된 초음파 수의 레벨센서를 통하여 측정된 무게에 대한 보정 기능을 추가함으로써 소모량 계산의 정밀도를 제고할 수 있으며, 또한 Cyclic Weighing 방식의 엔진 크기에 따른 측정 탱크의 용적 변화 필요의 단점과 Oil Level Measurement 방식의 계측 전 복잡한 교정 작업의 단점을 보완할 수 있도록 함으로써 엔진의 구동 부품 및 베어링 등의 이상 여부를 규명하는 자료로 사용할 수 있는 윤활유 소모량 계측 시스템 및 계측방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 시스템은, 4밸브 형식을 갖고 선박용 발전기 및 육상용 내연 발전용으로 사용되는 디젤 엔진의 윤활유 소모량을 계측하는 시스템을 구성함에 있어서, 소정용적을 갖고 디젤 엔진의 구동 및 측정 탱크에서 필요로 하는 오일을 제공하는 오일 팬과; 상기 오일 팬과 측정 탱크 사이에 설치되어 측정 탱크와 전자 저울이 진동에 의해 간섭을 일으켜 측정에 대한 부정확성 이 발생되는 것을 방지하는 유연 고무 호스와; 상기 오일 팬과 측정 탱크의 상면 사이에 설치되어 엔진 크랭크 케이스와 측정 탱크의 내부 압력이 서로 동일하게 유지되도록 하는 압력 밸런싱 호스와; 상기 오일 팬과 측정 탱크 내에 각각 설치되어 그 내부의 윤활유 온도를 각각 검출하여 프로그램 로직 콘트롤(이하 "PLC"로 약칭함)로 전달해 주는 제 1 및 제 2 온도센서와; 열손실 및 열 차폐를 위한 보온재에 의해 둘러싸인 채 상기 측정 탱크의 외측에 설치되어 히터구동부의 출력신호에 부응하여 온/오프 구동되며 측정 탱크 내의 윤활유 온도가 오일 팬 내 윤활유 온도와 동일하도록 하는 박막형 히터와; 저면에는 완충용 쇽업 쇼버를 구비하고 상면에는 유압 실린더를 통하여 측정 탱크 내 윤활유 수위가 측정에 소모되는 윤활유 량을 고려하여 높이 조절이 가능한 지지대를 구비한 상태에서 상기 측정 탱크를 받쳐주는 대차와; 상기 대차의 지지대 상면과 측정 탱크의 저면 사이에 설치되어 측정 탱크의 무게를 측정하는 전자저울과; 상기 측정 탱크 내에 설치되어 초음파를 통해 측정 탱크 내의 수위를 검출하는 수위 레벨센서와; 엔진에서 소모되는 오일의 소모량을 측정하기 전에 실제 디젤엔진이 운전되는 부하에서, 이때 사용되는 윤활유에 해당하는 온도로 측정 탱크의 윤활유를 가열하여 일정 온도로 유지시키되, 그때 임의의 무게 변화량에 대한 수위를 측정하여 무게에 대한 체적 변화량을 검출하는 등 시스템의 전반적인 제어기능을 수행하는 PLC와; 상기 PLC와 통신인터페이스를 통해 상호 연결되어 윤활유 소모량 계측에 따른 각종 데이터를 처리한 후 그 결과를 모니터나 프린터를 통해 계측자에게 제공하는 데이터 처리 유니트;로 구성한 것을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 계측방법은, 오일 팬과 측정 탱크, 유연 고무 호스, 압력 밸런싱 호스, 제 1 및 제 2 온도센서, 박막형 히터, 지지대, 대차, 수위 레벨센서, 전자저울, PLC 및 데이터 처리 유니트로 된 윤활유 소모량 계측 시스템을 이용한 윤활유 소모량 계측방법에 있어서, 상기 PLC에서는 오일 팬과 측정 탱크에 각각 설치되어 있는 제 1 및 제 2 온도센서를 통해 엔진 오일 팬 내의 오일온도와 측정 탱크 내의 오일온도를 순차적으로 검출하는 단계와; 수위 레벨센서를 통해 측정 탱크 내 오일 높이를 검출하는 단계와; 전자저울을 통해 측정 탱크의 무게를 검출하는 단계와; 측정 탱크 내 오일온도가 오일 팬 내의 오일온도 이상인지를 판단하는 단계와; 상기에서 판단한 결과 그 미만이면 측정 탱크 내 오일온도가 오일 팬 내의 오일온도와 같거나 높아질 때까지 측정 탱크에 설치되어 있는 박막 히터를 구동시키는 단계와; 상기에서 판단한 결과 그 이상이면 데이터 처리 유니트와 데이터 통신을 하여 측정자의 데이터 송신 요구가 있는지를 판단하는 단계와; 상기에서 판단한 결과 데이터 송신 요구가 있으면 해당 디젤 엔진의 윤활유 소모량 계측 관련 데이터를 송신하고, 데이터 송신 요구가 없을 때와 마찬가지로 프로세싱 종료신호가 있는지를 판단하는 단계와; 그 결과 프로세싱 종료요청이 없으면 최초단계로 되돌아가고 있으면 계측을 종료하는 단계;를 수행하고,

상기 데이터 처리 유니트에서는 엔진정보 및 윤활유 정보 입력을 원하는지 판단하여 원하면 해당 디젤엔진의 정보 및 윤활유 정보를 입력하는 단계와; 입력된 정보에 대한 교정을 원하는지 판단하는 단계와; 교정을 원하면 PLC에 데이터 송신을 요청하여 PLC로부터 해당 데이터를 수신한 후 저수위 교정요구가 있는지를 판단하는 단계와; 저수위 교정요구가 없으면 고수위 교정요구가 있는지를 판단하는 단계와; 상기 두 단계에서 각각 교정요구가 있으면 저수위 및 고수위에 대한 교정 값을 설정하고 게인 및 오프셋을 설정한 다음 교정실시 요구 판단 단계로 되돌아가는 단계와; 상기에서 교정을 원하는지 판단한 결과 교정실시 요구가 없으면 계측 프로세서 시작 요청이 있는지를 계속해서 판단하는 단계와; 그 결과 계측 프로세서 시작 요구가 있으면 계측 조건 및 정보를 입력하고 계측 시작을 원하는지 판단하는 단계와; 계측 시작을 원하면 PLC에 데이터 송신을 요청하여 PLC로부터 해당 데이터를 수신하고 이를 처리 및 저장한 다음 처리 데이터를 모니터의 화면에 표시하고 계측 종료를 원하는지 판단하는 단계와; 계측 종료를 원하면 보고서 출력을 원하는지 판단하는 단계와; 보고서 출력을 원하면 보고서를 출력한 후 계측 프로세서 종료를 원하는지 판단하는 단계와; 계측 프로세서 종료를 원하지 않으면 계측 시작을 원하는지 판단하는 단계로 되돌아가고 계측 프로세서 종료를 원하면 프로그램 종료를 원하는지 판단하는 단계와; 상기에서 판단한 결과 프로그램 종료를 원하면 모든 계측을 종료하되, 원하지 않으면 다시 엔진정보 및 윤활유 정보 입력을 원하는지 판단하는 단계로 되돌아가는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 측정 탱크의 온도 및 압력을 측정하고자 하는 엔진의 오일 팬의 윤활유 온도와 크랭크 케이스 내부 공기 압력과 동일하게 유지하도록 제어하고, 측정 탱크의 수위가 오일 팬의 수위와 동일선상에 위치하도록 하며, 측정 탱크의 하부에 전자저울을 설치하여 정확한 무게를 측정하고 측정 탱크 내에 설치된 초음파 수의 레벨센서를 통하여 측정된 무게에 대한 보정 기능을 추가함으로써, 기존 국내 및 해외 대형 디젤 엔진에 대한 윤활유 소모량 계측을 위한 독자적인 계측 장비를 개발 및 상품화할 수 있어 수입 대체로 인한 외화 절감 효과 및 관련 계측 기술 확보로 국내 기술력 증대에 이바지할 수 있고, 또한 엔진 출력 용량에 따라 측정용 탱크 용량을 규격화하여 적용함으로써 최적의 계측 정밀도와 측정의 신뢰성을 구현할 수 있으며, 측정의 정밀도 확인이 기존 업계의 표준화한 방법인 분동에 의한 교정 방법을 채택함으로써 신뢰성을 제고함과 동시에 작업의 능률성을 증대시킬 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 윤활유 소모량 계측 시스템의 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명 방법 중 PLC에서 수행되는 계측신호 처리 순서도를 나타낸 것이며, 도 3은 본 발명 방법 중 데이터 처리 유니트에서 수행되는 계측신호 처리 순서도를 나타낸 것이다.

이에 따르면 본 발명 시스템은, 4밸브 형식을 갖고 선박용 발전기 및 육상용 내연 발전용으로 사용되는 디젤 엔진의 윤활유 소모량을 계측하는 시스템을 구성함에 있어서,

소정용적을 갖고 디젤 엔진의 구동 및 측정 탱크(2)에서 필요로 하는 오일을 제공하는 오일 팬(1)과;

상기 오일 팬(1)과 측정 탱크(2) 사이에 설치되어 측정 탱크(2)와 전자 저 울(3)이 진동에 의해 간섭을 일으켜 측정에 대한 부정확성이 발생되는 것을 방지해 주는 유연 고무 호스(5)와;

상기 오일 팬(1)과 측정 탱크(2)의 상면 사이에 설치되어 엔진 크랭크 케이스와 측정 탱크(2)의 내부 압력이 서로 동일하게 유지되도록 하는 압력 밸런싱 호스(6)와;

상기 오일 팬(1)과 측정 탱크(2) 내에 각각 설치되어 그 내부의 윤활유 온도를 각각 검출하여 PLC(10)로 전달해 주는 제 1 및 제 2 온도센서(13a)(13b)와;

열손실 및 열 차폐를 위한 보온재에 의해 둘러싸인 채 상기 측정 탱크(2)의 외측에 설치되어 히터구동부(12)의 출력신호에 부응하여 온/오프 구동되며 측정 탱크(2) 내의 윤활유 온도가 오일 팬(1) 내 윤활유 온도와 동일하도록 가열해 주는 박막형 히터(7)와;

저면에는 완충용 쇽업 쇼버(9a)를 구비하고 상면에는 유압 실린더를 통하여 측정 탱크(2) 내 윤활유 수위가 측정에 소모되는 윤활유 량을 고려하여 높이 조절이 가능하도록 하는 지지대(8)를 구비한 상태에서 상기 측정 탱크(2)를 받쳐주는 대차(9)와;

상기 대차(9)의 지지대(8) 상면과 측정 탱크(2)의 저면 사이에 설치되어 측정 탱크(2)의 무게를 측정하는 전자저울(3)과;

상기 측정 탱크(2) 내에 설치되어 초음파를 통해 측정 탱크(2) 내의 수위를 검출하는 수위 레벨센서(4)와;

디젤엔진에서 소모되는 오일의 소모량을 측정하기 전에 실제 디젤엔진이 운 전되는 부하에서, 이때 사용되는 윤활유에 해당하는 온도로 측정 탱크(2)의 윤활유를 가열하여 일정 온도로 유지시키되, 그때 임의의 무게 변화량에 대한 수위를 측정하여 무게에 대한 체적 변화량을 검출하는 등 시스템의 전반적인 제어기능을 수행하는 PLC(10)와;

상기 PLC(10)와 통신인터페이스(RS232 또는 RS485)를 통해 상호 연결되어 윤활유 소모량 계측에 따른 각종 데이터를 처리한 후 그 결과를 모니터나 프린터를 통해 계측자에게 제공하는 데이터 처리 유니트(11);로 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 계측방법은, 오일 팬(1)과 측정 탱크(2), 유연 고무 호스(5), 압력 밸런싱 호스(6), 제 1 및 제 2 온도센서(13a)(13b), 박막형 히터(7), 지지대(8), 대차(9), 수위 레벨센서(4), 전자저울(3), PLC(10) 및 데이터 처리 유니트(11)로 구성된 윤활유 소모량 계측 시스템을 이용한 윤활유 소모량 계측방법에 있어서,
상기 PLC(10)에서는 오일 팬(1)과 측정 탱크(2)에 각각 설치되어 있는 제 1 및 제 2 온도센서(13a)(13b)를 통해 엔진 오일 팬(1) 내의 오일온도(RTD1)와 측정 탱크(2) 내의 오일온도(RTD2)를 순차적으로 검출하는 단계(S11,S12)와; 수위 레벨센서(4)를 통해 측정 탱크(2) 내 오일 높이(LVI)를 검출하는 단계(S13)와; 전자저울(3)을 통해 측정 탱크(2)의 무게(LDC)를 검출하는 단계(S14)와; 측정 탱크(2) 내 오일온도(RTD2)가 오일 팬 내의 오일온도(RTD1) 이상(≤)인지를 판단하는 단계(S15)와; 상기에서 판단한 결과 그 미만((RTD1>RTD2)이면 측정 탱크(2) 내 오일온도(RTD2)가 오일 팬(1) 내의 오일온도(RTD1)와 같거나 높아질 때까지 측정 탱크(2)에 설치되어 있는 박막 히터(7)를 구동시켜 주는 단계(S16)와; 상기에서 판단한 결과 그 이상(RTD1≤RTD2)이면 데이터 처리 유니트(11)와 데이터 통신을 하여 측정자의 데이터 송신 요구가 있는지를 판단하는 단계(S18)와; 상기에서 판단한 결과 데이터 송신 요구가 있으면 해당 디젤 엔진의 윤활유 소모량 계측 관련 데이터를 송신(S19)하고, 데이터 송신 요구가 없을 때와 마찬가지로 프로세싱 종료신호가 있는지를 판단하는 단계(S20)와; 그 결과 프로세싱 종료요청이 없으면 최초단계(S11)로 되돌아가고 있으면 계측을 종료하는 단계;를 수행하고,

상기 데이터 처리 유니트(11)에서는 엔진정보 및 윤활유 정보 입력을 원하는지 판단하여 원하면 해당 디젤엔진의 정보 및 윤활유 정보를 입력하는 단계(S21,S22)와; 입력된 정보에 대한 교정을 원하는지 판단하는 단계(S23)와; 교정을 원하면 PLC(10)에 데이터 송신을 요청(S24)하여 PLC(10)로부터 해당 데이터를 수신(S25)한 후 저수위 교정요구가 있는지를 판단하는 단계(S26)와; 저수위 교정요구가 없으면 고수위 교정요구가 있는지를 판단하는 단계(S27)와; 상기 두 단계(S26,S27)에서 각각 교정요구가 있으면 저수위 및 고수위에 대한 교정 값을 설정(S28,S29)하고 게인 및 오프셋을 설정(S30)한 다음 교정실시 요구 판단 단계(S23)로 되돌아가는 단계와; 상기에서 교정을 원하는지 판단한 결과 교정실시 요구가 없으면 계측 프로세서 시작 요청이 있는지를 계속해서 판단하는 단계(S31)와; 그 결과 계측 프로세서 시작 요구가 있으면 계측 조건 및 정보를 입력(S32)하고 계측 시작을 원하는지 판단하는 단계(S33)와; 계측 시작을 원하면 PLC(10)에 데이터 송신을 요청(S34)하여 PLC(10)로부터 해당 데이터를 수신(S35)하고 이를 처리 및 저장(S36)한 다음 처리 데이터를 모니터의 화면에 표시(S37)하고 계측 종료를 원하는지 판단하는 단계(S38)와; 계측 종료를 원하면 보고서 출력을 원하는지 판단하는 단계(S39)와; 보고서 출력을 원하면 보고서를 출력(S40)한 후 계측 프로세서 종료를 원하는지 판단하는 단계(S41)와; 계측 프로세서 종료를 원하지 않으면 계측 시 작을 원하는지 판단하는 단계(S33)로 되돌아가고 계측 프로세서 종료를 원하면 프로그램 종료를 원하는지 판단하는 단계(S42)와; 상기에서 판단한 결과 프로그램 종료를 원하면 모든 계측을 종료하되, 원하지 않으면 다시 엔진정보 및 윤활유 정보 입력을 원하는지 판단하는 단계(S21)로 되돌아가는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이와 같은 구성 및 단계로 이루어진 본 발명의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 윤활유 소모량 계측 시스템은, 크게 오일 팬(1)과 측정 탱크(2), 유연 고무 호스(5), 압력 밸런싱 호스(6), 제 1 및 제 2 온도센서(13a)(13b), 박막형 히터(7), 대차(9), 수위 레벨센서(4), 전자저울(3), PLC(10) 및 데이터 처리 유니트(11)로 구성된 것을 주요기술 구성요소로 한다.

이때, 상기 오일 팬(1)은 소정용적을 갖고 디젤 엔진의 구동 및 측정 탱크(2)에서 필요로 하는 오일을 제공하고, 상기 유연 고무 호스(5)는 오일 팬(1)과 측정 탱크(2) 사이에 설치되어 측정 탱크(2)와 전자 저울(3)이 진동에 의해 간섭을 일으켜 측정에 대한 부정확성이 발생되는 것을 방지해 주게 된다.

또한, 상기 압력 밸런싱 호스(6)는 오일 팬(1)과 측정 탱크(2)의 상면 사이에 설치되어 엔진 크랭크 케이스와 측정 탱크(2)의 내부 압력이 서로 동일하게 유지되도록 하는 기능을 수행하게 된다.

또, 상기 제 1 및 제 2 온도센서(13a)(13b)는 오일 팬(1)과 측정 탱크(2) 내에 각각 설치되어 그 내부의 윤활유 온도를 각각 검출하여 PLC(10)로 전달해 주는 기능을 수행하게 되는데, 이때 상기 제 1 및 제 2 온도센서(13a)(13b)는 RTD 또는 K-type thermocouple를 사용하게 된다.

그리고, 상기 박막형 히터(7)는 측정 탱크(2)의 외측에 설치하여 PLC(10)의 제어를 받는 히터구동부(12)의 출력신호에 부응하여 온/오프 구동되며 측정 탱크(2) 내의 윤활유 온도가 오일 팬(1) 내 윤활유 온도와 동일하도록 가열해 주는 기능을 수행하게 되는데, 이때 상기 박막형 히터(7)의 외측으로는 도시는 생략하였으나 열손실 및 열 차폐를 위한 보온재를 설치하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 대차(9)는 바퀴를 구비하고 있어 이동이 가능한 것으로, 그의 저면에는 완충용 쇽업 쇼버(9a)가 설치되어 외부의 충격을 완화시켜 주며, 또 그 상면에는 측정 탱크(2) 내 윤활유 수위가 측정에 소모되는 윤활유 량을 고려하여 높이 조절이 가능하도록 하는 유압 실린더를 구비한 지지대(8)가 설치된 구성을 갖고 상기 측정 탱크(2)를 받쳐주는 기능을 수행하게 된다.

또한, 상기 전자저울(3)은 대차(9)의 지지대(8) 상면과 측정 탱크(2)의 저면 사이에 설치되어 측정 탱크(2)의 무게를 측정하여 PLC(10)로 전달하게 되고, 상기 수위 레벨센서(4)는 측정 탱크(2) 내에 설치되어 초음파를 통해 측정 탱크(2) 내의 수위를 검출하여 PLC(10)로 전달하게 된다.

또, 상기 PLC(10)는 특정 디젤 엔진에 대한 윤활유 소모량의 계측에 필요한 시스템의 전반적인 제어기능을 수행하는 것으로, 디젤엔진에서 소모되는 오일의 소모량을 측정하기 전에 실제 디젤엔진이 운전되는 부하에서, 이때 사용되는 윤활유에 해당하는 온도로 측정 탱크(2)의 윤활유를 가열하여 일정 온도로 유지시키되, 그때 임의의 무게 변화량에 대한 수위를 측정하여 무게에 대한 체적 변화량을 검출하는 등의 기능을 수행한다.

그리고, 상기 데이터 처리 유니트(11)는 PLC(10)와 통신인터페이스(RS232 또는 RS485)를 통해 상호 연결되어 윤활유 소모량 계측에 따른 각종 데이터를 처리한 후 그 결과를 모니터나 프린터를 통해 계측자에게 제공하는 기능을 수행하게 된다.

한편, 무게 변화량 교정을 위해 도입한 방법으로는, 첫째 전자저울(3)과 분동에 의한 방법, 둘째 초음파 수위 레벨센서(4)로부터 측정한 값을 PLC(10)와 관련 데이터 처리 유니트(11)를 이용한 시스템을 통해 측정값을 데이터 통신을 이용 계산 소프트웨어로 전송하여, 첫째 방법에서 측정한 값과 비교하여 측정하는 방법이 구비되어 있다.

분동을 이용 알려진 무게에 대하여 전자저울(3)을 이용하여 측정값과 비교하는 방법이 보다 정확도에서 앞선다. 또한 두번째 방법을 이용하여 일정 수위에 해당하는 각각의 무게를 사용윤활유 시험성적서 상의 임의 온도에 대한 비중 량 값을 이용하여 설정할 수 있도록 하였다.

본 발명 방법에서 사용된 소프트웨어의 구성은 a) 입력 데이터로는 측정 탱크(2)로부터 1)전자저울 무게, 2)수위, 3) 윤활유 최고, 최저 및 평균 온도(오일 팬 및 측정 탱크 내부), 4)엔진 회전수(rpm), 5)엔진 출력(kW) 등을 사용하였고, b) 제어출력 데이터로는 1)윤활유온도 비례 제어(측정 탱크 내부), 2)박막 히터 비례제어출력(SSR), 3)과열방지(안전용)을 위한 가열 한계 온도를 설정하여 사용하였으며, c) 측정표시 데이터로는 1)윤활유 소모량[무게: g, kg, 부피: cc, liter] 2) 윤활유 소모수위[mm, cm, M], 3)윤활유 소모율[무게: g/sec, g/min, g/h, kg/s, kg/min, kg/h, g/kWh, kg/kWh, g/PSh, kg/PSh, kg/PSh, 부피: l/sec, l/min, l/h, m3/sec, m3/min, m3/h]를 이용하였고, d) 데이터 저장 및 상태 모니터링[time based trend, 엔진 모델, MCR rating, output, rpm, 사용윤활유사양, 현재온도, SSR output ratio]을 사용하여 구성하였다.

즉, 상기 PLC(10)에서는 초기 오일 팬(1)과 측정 탱크(2)에 각각 설치되어 있는 제 1 및 제 2 온도센서(13a)(13b)를 통해 엔진 오일 팬(1) 내의 오일온도(RTD1)와 측정 탱크(2) 내의 오일온도(RTD2)를 순차적으로 검출(S11,S12)하고, 이어서 수위 레벨센서(4)를 통해 측정 탱크(2) 내 오일 높이(LVI)를 검출(S13)함은 물론 전자저울(3)을 통해 측정 탱크(2)의 무게(LDC)를 검출(S14)한다.

이어서 상기 제 1 및 제 2 온도센서(13a)(13b)를 통해 검출된 오일 팬(1) 내의 오일온도(RTD1)와 측정 탱크(2) 내 오일온도(RTD2)를 상호 비교하여 측정 탱크(2) 내 오일온도(RTD2)가 오일 팬(1) 내의 오일온도(RTD1) 이상, 즉 RTD1≤RTD2인지를 판단(S15)하여 그 결과를 만족하지 않으면(즉, RTD1>RTD2) 측정 탱크(2) 내 오일온도(RTD2)가 오일 팬(1) 내의 오일온도(RTD1)와 같거나 높아질 때까지 측정 탱크(2)에 설치되어 있는 박막 히터(7)를 구동(S16)시켜 주게 된다.

그러나, 상기에서 판단한 결과 RTD1≤RTD2이면 상기 PLC(10)에서 통신인터페이스를 통해 데이터 처리 유니트(11)와 데이터 통신을 하여 측정자의 데이터 송신 요구가 있는지를 판단(S18)하여 그 결과 데이터 송신 요구가 있으면 해당 디젤 엔진의 윤활유 소모량 계측 관련 데이터를 송신(S19)하고, 데이터 송신 요구가 없을 때와 마찬가지로 프로세싱 종료신호가 있는지를 판단(S20)하며, 그 결과 프로세싱 종료요청이 없으면 최초단계(S11)로 되돌아가고 있으면 계측을 종료하게 된다.

또한, 상기 데이터 처리 유니트(11)에서는 초기 엔진정보 및 윤활유 정보 입력을 원하는지 판단(S21)하여 측정자가 원하는 상태이면 해당 디젤엔진의 정보 및 윤활유 정보를 입력(S22)하고 난 다음 입력된 정보에 대한 교정을 원하는지 판단(S23)하게 된다.

그 결과 교정을 원하는 상태이면 PLC(10)에 데이터 송신을 요청(S24)하여 PLC(10)로부터 해당 데이터를 수신(S25)한 후 저수위 및 고수위 교정요구가 있는지를 순차적으로 판단(S26,S27)하여 이중 어느 한 단계에서라도 각각 교정요구가 있으면 해당 수위(즉, 저수위 또는 고수위)에 대한 교정 값을 설정(S28,S29)하고, 게인 및 오프셋을 설정(S30)한 다음 교정실시 요구 판단 단계(S23)로 되돌아가게 된다.

한편, 상기 단계(S23)에서 교정을 원하는지 판단한 결과 교정실시 요구가 없으면 계측 프로세서 시작 요청이 있는지를 계속해서 판단(S31)하여 그 결과 계측 프로세서 시작 요구가 있으면 계측 조건 및 정보를 입력(S32)하고 계측 시작을 원하는지 판단(S33)하게 된다.

이와 같이 판단한 결과 측정자가 계측 시작을 원하하는 상태이면 상기 PLC(10)에 데이터 송신을 요청(S34)하여 PLC(10)로부터 해당 데이터를 수신(S35)하고 이를 처리 및 저장(S36)한 다음 처리 데이터를 모니터의 화면에 표시(S37)하고 계측 종료를 원하는지 판단(S38)하게 된다.

상기에서 계측 종료 여부를 판단한 결과 계측 종료를 원하는 상태이면 보고서 출력을 원하는지 판단(S39)하여 보고서 출력을 원하면 보고서를 출력(S40)한 후 계측 프로세서 종료를 원하는지 판단(S41)하게 되는데, 이와 같이 판단한 결과 계측 프로세서 종료를 원하지 않으면 계측 시작을 원하는지 판단하는 단계(S33)로 되돌아가고, 계측 프로세서 종료를 원하면 프로그램 종료를 원하는지 판단(S42)하게 된다.

상기에서 판단한 결과 프로그램 종료를 원하면 모든 계측을 종료하되, 원하지 않으면 다시 엔진정보 및 윤활유 정보 입력을 원하는지 판단하는 단계(S21)로 되돌아가는 형태의 제어기능을 반복 수행함으로써 단위 시간당 생산된 전력과 이때 소모된 엔진의 윤활유 양을 계산하고 정확한 윤활유 소모율을 측정할 수 있을 뿐만 아니라 이와 같은 방법으로 계측된 데이터는 이후 엔진의 구동 부품 및 베어링 등의 이상 여부를 규명하는 자료로 활용할 수 있는 것이다.

상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 윤활유 소모량 계측 시스템의 블록 구성도.

도 2는 본 발명 방법 중 PLC에서 수행되는 계측신호 처리 순서도.

도 3은 본 발명 방법 중 데이터 처리 유니트에서 수행되는 계측신호 처리 순서도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 오일 팬 2 : 측정 탱크

3 : 전자저울 4 : 수위 레벨센서

5 : 유연 고무 호스 6 : 압력 밸런싱 호스

7 : 박막형 히터 8 : 지지대

9 : 대차 9a : 쇽업 쇼버

10 : PLC 11 : 데이터 처리 유니트

12 : 히터구동부 13a,13b : 제 1 및 제 2 온도센서

Claims (2)

1. 4밸브 형식을 갖고 선박용 발전기 및 육상용 내연 발전용으로 사용되는 디젤 엔진의 윤활유 소모량을 계측하는 시스템을 구성함에 있어서,

   소정용적을 갖고 디젤 엔진의 구동 및 측정 탱크에서 필요로 하는 오일을 제공하는 오일 팬과;

   상기 오일 팬과 측정 탱크 사이에 설치되어 측정 탱크와 전자 저울이 진동에 의해 간섭을 일으켜 측정에 대한 부정확성이 발생되는 것을 방지하는 유연 고무 호스와;

   상기 오일 팬과 측정 탱크의 상면 사이에 설치되어 엔진 크랭크 케이스와 측정 탱크의 내부 압력이 서로 동일하게 유지되도록 하는 압력 밸런싱 호스와;

   상기 오일 팬과 측정 탱크 내에 각각 설치되어 그 내부의 윤활유 온도를 각각 검출하여 PLC로 전달해 주는 제 1 및 제 2 온도센서와;

   열손실 및 열 차폐를 위한 보온재에 의해 둘러싸인 채 상기 측정 탱크의 외측에 설치되어 히터구동부의 출력신호에 부응하여 온/오프 구동되며 측정 탱크 내의 윤활유 온도가 오일 팬 내 윤활유 온도와 동일하도록 하는 박막형 히터와;

   저면에는 완충용 쇽업 쇼버를 구비하고 상면에는 유압 실린더를 통하여 측정 탱크 내 윤활유 수위가 측정에 소모되는 윤활유 량을 고려하여 높이 조절이 가능한 지지대를 구비한 상태에서 상기 측정 탱크를 받쳐주는 대차와;

   상기 대차의 지지대 상면과 측정 탱크의 저면 사이에 설치되어 측정 탱크의 무게를 측정하는 전자저울과;

   상기 측정 탱크 내에 설치되어 초음파를 통해 측정 탱크 내의 수위를 검출하는 수위 레벨센서와;

   상기 구성품들로부터 검출되는 각종 데이터를 입력받아 윤활유 소모량 계측에 필요한 시스템의 전반적인 제어기능을 수행하는 PLC와;

   상기 PLC와 통신인터페이스를 통해 상호 연결되어 윤활유 소모량 계측에 따른 각종 데이터를 처리한 후 그 결과를 모니터나 프린터를 통해 계측자에게 제공하는 데이터 처리 유니트;로 구성한 것을 특징으로 하는 윤활유 소모량 계측 시스템.
2. 오일 팬과 측정 탱크, 유연 고무 호스, 압력 밸런싱 호스, 제 1 및 제 2 온도센서, 박막형 히터, 지지대, 대차, 수위 레벨센서, 전자저울, PLC 및 데이터 처리 유니트로 구성된 윤활유 소모량 계측 시스템을 이용한 윤활유 소모량 계측방법에 있어서,

   상기 PLC에서는,

   오일 팬과 측정 탱크에 각각 설치되어 있는 제 1 및 제 2 온도센서를 통해 엔진 오일 팬 내의 오일온도와 측정 탱크 내의 오일온도를 순차적으로 검출하는 단계와; 수위 레벨센서를 통해 측정 탱크 내 오일 높이를 검출하는 단계와; 전자저울을 통해 측정 탱크의 무게를 검출하는 단계와; 측정 탱크 내 오일온도가 오일 팬 내의 오일온도 이상인지를 판단하는 단계와; 상기에서 판단한 결과 그 미만이면 측정 탱크 내 오일온도가 오일 팬 내의 오일온도와 같거나 높아질 때까지 측정 탱크에 설치되어 있는 박막 히터를 구동시키는 단계와; 상기에서 판단한 결과 그 이상이면 데이터 처리 유니트와 데이터 통신을 하여 측정자의 데이터 송신 요구가 있는지를 판단하는 단계와; 상기에서 판단한 결과 데이터 송신 요구가 있으면 해당 디젤 엔진의 윤활유 소모량 계측 관련 데이터를 송신하고, 데이터 송신 요구가 없을 때와 마찬가지로 프로세싱 종료신호가 있는지를 판단하는 단계와; 그 결과 프로세싱 종료요청이 없으면 최초단계로 되돌아가고 있으면 계측을 종료하는 단계;를 수행하고,

   상기 데이터 처리 유니트에서는,

   엔진정보 및 윤활유 정보 입력을 원하는지 판단하여 원하면 해당 디젤엔진의 정보 및 윤활유 정보를 입력하는 단계와; 입력된 정보에 대한 교정을 원하는지 판단하는 단계와; 교정을 원하면 PLC에 데이터 송신을 요청하여 PLC로부터 해당 데이터를 수신한 후 저수위 교정요구가 있는지를 판단하는 단계와; 저수위 교정요구가 없으면 고수위 교정요구가 있는지를 판단하는 단계와; 상기 두 단계에서 각각 교정요구가 있으면 저수위 및 고수위에 대한 교정 값을 설정하고 게인 및 오프셋을 설정한 다음 교정실시 요구 판단 단계로 되돌아가는 단계와; 상기에서 교정을 원하는지 판단한 결과 교정실시 요구가 없으면 계측 프로세서 시작 요청이 있는지를 계속해서 판단하는 단계와; 그 결과 계측 프로세서 시작 요구가 있으면 계측 조건 및 정보를 입력하고 계측 시작을 원하는지 판단하는 단계와; 계측 시작을 원하면 PLC에 데이터 송신을 요청하여 PLC로부터 해당 데이터를 수신하고 이를 처리 및 저장한 다음 처리 데이터를 모니터의 화면에 표시하고 계측 종료를 원하는지 판단하는 단계와; 계측 종료를 원하면 보고서 출력을 원하는지 판단하는 단계와; 보고서 출력을 원하면 보고서를 출력한 후 계측 프로세서 종료를 원하는지 판단하는 단계와; 계측 프로세서 종료를 원하지 않으면 계측 시작을 원하는지 판단하는 단계로 되돌아가고 계측 프로세서 종료를 원하면 프로그램 종료를 원하는지 판단하는 단계와; 상기에서 판단한 결과 프로그램 종료를 원하면 모든 계측을 종료하되, 원하지 않으면 다시 엔진정보 및 윤활유 정보 입력을 원하는지 판단하는 단계로 되돌아가는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 윤활유 소모량 계측방법.

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